アディティブ・マニュファクチャリング（積層造形）部品認定戦略の深掘り

2023年3月10日｜読書時間：4分

従来から製造されているアプリケーションを積層造形（AM）用に最適化する手順を理解するのは複雑な場合がありますが、専門家は、部品の認定を含むプロセスを通じて組織を指導することで支援することができます。

クオリフィケーションとは何か？

品質保証（適格性確認）は、適格な構造部品や機械部品に取って代わろうとする付加製造部品にとって重要な要件の一つである。適格性確認プロセスとは、全体的なリスクに基づき、個々の部品、機械、材料、およびプロセスパラメーターに結び付けられ、アプリケーションの完全性を確保するために実施される要件を指す。その結果、資格認定は、複数の製造ロットおよび粉末ロットにわたって無作為に選択された多数の部品をテストすることに基づいて、統計的同等性を示すことによって達成することができる。部品認定は、製造された機械に関係なく、与えられた材料に対する単一部品の個々の性能を活用します。

製品認証と認定のガイドラインは、従来から製造されている部品（鋳造、鍛造など）には適用されているが、AM部品には独自の規則と認証スキーマが必要である。AM製品の検査と認証に焦点を当てた規格はほんの一握りしかないため、AM部品を認定するための迅速な適応は、他のセンサーや製造データの中でも、加工履歴、プロセス結果、原料評価の証拠を集めることにかかっている。規制機関、研究所、標準化団体は、業界として培ってきた研究と経験に基づき、AM部品の認証と認定を支援する技術ガイドラインを継続的に発表し、更新しています。印刷された部品が、従来の部品と同じ資格要件や認証要件に準拠していることを確認し、実証するために、いくつかの段階が踏まれている。

設置、運用、性能に関する資格とは何ですか？

AM部品の適格性確認は、さまざまな方法で行うことができる。さまざまな方法論に基づき、クオリフィケーションに向けた道筋で3つのハイレベルな段階を抽出することができる。

据付時適格性確認（IQ）-最初の適格性確認では、プロセス機器と付属システムの重要な側面がすべてOEMの仕様に準拠しているという証拠を収集する。IQには通常、ハードウェア出荷前にOEMのサイトで実施される工場受入試験（FAT）と、設置中に顧客のサイトで実施される現場受入試験（SAT）の2つのパートがある。FATとSATで実施されるビルドは、ハードウェア出荷前と出荷後の性能同等性を実証するため、一般的に同一です。IQの標準的なEOS手順では、FAT/SATのために顧客の要件に基づいた汎用および/またはカスタムテストジョブを実行し、必要な安全チェックと機械適合性テストを実行します。
運用適格性確認（OQ）-この適格性確認では、安定した材料性能を維持し、材料仕様の要求事項を十分に満たすことができることを実証するために、必要な工程管理が確立される。また、有効性と再現性を実証し、アプリケーション設計のベースラインを形成するために、静的および/または動的テストクーポンを使用してテストジョブを構築します。これらの作業は、最終的なアプリケーションの要件を念頭に置いて設計されます。
性能適格性確認（PQ）-これは、長期にわたって一貫した印刷部品を得るために、部品固有の設計、ジョブレイアウト、プロセス入力、および必要な後処理工程をロックすることを含む。認証要件を申請する際には、第一条の検査／試験結果が不可欠となることが多い。生産部品の量に基づき、コンセプトを拡張して工程能力を計算し、統計的工程管理戦略を実施することで、より高いロバスト性を達成することができます。

資格取得の課題

ガイドラインや手順が顧客の認定プロトコルの設定に役立つことはめったにないため、AM認定基準が明確でないことは困難である。例えば、航空宇宙産業、自動車産業、医療産業では、AM部品の認定に関する10以上の規格が使用されている。対照的に、半導体や石油・ガス産業で使用されるAMパーツの適格性評価に関するガイドラインは限られており、現在も開発中である。正しく実施されなければ、各資格認定段階で多大なリソースが必要となるため、資格認定プロセスでダウンタイムが増加し、テストや印刷のコストが追加される可能性があります。材料とプロセスの管理計画を作成し、適格性評価プロトコルを定義し、安全で高品質なパーツを製造するための費用効果の高いテスト計画を作成することは、経験豊富なAM適格性評価の専門家の指導がなければ困難な場合があります。

部品資格への取り組み

資格認定は、経験豊富な顧客にとっても、これから3Dプリンティングを始める顧客にとっても、取り組むのが難しいステップです。単独で行うことも可能ですが、複数の標準化がある組織では、生産の遅延、追加の認証、市場投入までの時間の増加の原因となる可能性があります。AdditiveMindsとして知られるEOSの応用エンジニアリングおよびトレーニング部門には、AMプロセスのこのステップを専門とするスペシャリストがいます。アディティブ・マニュファクチャリングのアンバサダーとして、顧客を準備し、資格認定に関する課題を軽減することは、外部の組織が3Dプリンティングを最大限に活用できるように準備するための重要なステップです。

アディティブ・マインズの資格戦略の詳細

Additive Mindsの適格性評価戦略は、個々のコンポーネントの繰り返し試験を減らし、過去30年間に学んだ教訓を取り入れることによって、お客様が適格性評価のタイムラインを短縮できるように支援することに依存しています。EOSチームは、カスタムメイドのCTQ（Critical-to-Quality）、PFMEA（Process Failure Mode Effect Analysis：プロセス故障モード影響解析）ワークショップを実施し、お客様の適格性評価に対する準備状況について重要な洞察を提供します。Additive Mindsはまた、プロセスシミュレーション、高度なロボット工学、人工知能、機械学習、遠隔監視、拡張現実および仮想現実（AR/VR）などのデジタルツールの使用をEOSプリンターと連携させ、認定プリント部品への移行を加速できる堅牢なプラットフォームの開発をサポートします。

今後の資格

AM産業において、適格な部品とは、大量生産のための拡張能力を備えた、反復可能で、再現可能で、予測可能で、一貫した部品性能を意味する。AM技術は成熟を続けているが、今後10年間は、多様な用途に適格な部品を大量に生産することに重点が置かれる。

貴社の資格戦略プロセスについてのご相談は、Additive Mindsチームまでご連絡ください。